0 to jest, apsolutno. Šta je apsolutna nula

Apsolutna nula (apsolutna nula) - ishodište apsolutne temperature počevši od 273,16 K ispod trostruke tačke vode (tačka ravnoteže tri faze - led, voda i vodena para); na apsolutnoj nuli kretanje molekula prestaje i oni su u stanju "nultog" kretanja. Ili: najniža temperatura na kojoj tvar ne sadrži toplinsku energiju.

Apsolutna nula počni očitavanje apsolutne temperature. Odgovara -273, 16 ° C. Trenutno su fizički laboratoriji uspjeli dobiti temperaturu koja premašuje apsolutnu nulu za samo nekoliko milionitih dijelova stepena, ali je nemoguće postići je, prema zakonima termodinamike. U apsolutnoj nuli, sistem bi bio u stanju s najmanjom mogućom energijom (u tom bi stanju atomi i molekuli izvodili "nula" vibracije) i imao bi nultu entropiju (nula neuredan). Volumen idealnog plina u točki apsolutne nule mora biti nula, a da biste odredili tu točku, izmjerite zapreminu stvarnog plina helijuma dosljedan snižavanje temperature do njenog ukapljivanja pri niskom pritisku (-268,9 ° C) i ekstrapolacija na temperaturu na kojoj bi se količina plina u odsustvu ukapljivanja pretvorila u nulu. Apsolutna temperatura termodinamički skala se mjeri u kelvinima, označeno simbolom K. Apsolutno termodinamički skala i Celzijeva skala jednostavno se pomiču jedna u odnosu na drugu i povezane su odnosom K \u003d ° C + 273, 16 °.

istorija

Riječ "temperatura" nastala je u vrijeme kada su ljudi vjerovali da više zagrijana tijela sadrže veću količinu posebne tvari - kalorične kiseline od manje zagrijanih. Stoga se temperatura doživljavala kao snaga mješavine tjelesne materije i kalorija. Iz tog razloga se jedinice za mjerenje jačine alkoholnih pića i temperature nazivaju jednakim - stupnjevima.

Iz činjenice da je temperatura kinetička energija molekula, jasno je da je najprirodnije mjeriti je u energetskim jedinicama (tj. U SI sistemu u džulima). Međutim, mjerenje temperature započelo je mnogo prije stvaranja molekularno-kinetičke teorije, stoga praktične vage mjere temperaturu u proizvoljnim jedinicama - stupnjevima.

Kelvinova skala

Termodinamika koristi Kelvinovu ljestvicu, u kojoj se temperatura mjeri od apsolutne nule (stanje koje odgovara minimalnoj teoretski mogućoj unutarnjoj energiji tijela), a jedan kelvin jednak je 1/273,16 udaljenosti od apsolutne nule do trostruke točke vode (stanja u kojem su led, voda i voda para je u ravnoteži). Boltzmannova konstanta koristi se za pretvaranje kelvina u energetske jedinice. Takođe se koriste derivatne jedinice: kilokelvin, megakelvin, millikelvin itd.

Celzijusa

U svakodnevnom životu koristi se Celzijusova skala u kojoj se tačka ledišta vode uzima kao 0, a tačka ključanja vode pri atmosferskom pritisku uzima se kao 100 °. Budući da tačke smrzavanja i ključanja vode nisu dobro definirane, trenutno se Celzijeva skala određuje putem Kelvinove skale: Celzijus je jednak Kelvinu, apsolutna nula se uzima kao -273,15 ° C. Celzijeva skala je praktično vrlo pogodna, jer je voda vrlo česta na našoj planeti i na njoj se temelji naš život. Nula Celzijusa je posebna tačka za meteorologiju, jer smrzavanje atmosferske vode sve značajno mijenja.

Fahrenheit

U Engleskoj, a posebno u Sjedinjenim Državama, koristi se Fahrenheitova skala. Na ovoj skali interval od temperature najhladnije zime u gradu u kojem je Fahrenheit živio do temperature ljudskog tijela podijeljen je sa 100 stepeni. Nula stepeni Celzijusa je 32 stepena Fahrenheita, a Fahrenheit je 5/9 stepeni Celzijusa.

Trenutna definicija Fahrenheitove skale glasi da je to skala temperature od 1 stepen (1 ° F) jednaka 1/180 razlike između tačaka ključanja vode i leda koji se topi pod atmosferskim pritiskom, a tačka leda je +32 ° F. Fahrenheitova temperatura povezana je s Celzijevom temperaturom (t ° C) za t ° C \u003d 5/9 (t ° F - 32), 1 ° F \u003d 5/9 ° C. Predložio G. Fahrenheit 1724.

Reaumurova skala

Predložio ga je 1730. R.A. Reaumur, koji je opisao alkoholni termometar koji je on izumio.

Jedinica - stepen reaumura (° R), 1 ° R je jednako 1/80 temperaturnog intervala između referentnih tačaka - temperature otapanja leda (0 ° R) i ključale vode (80 ° R)

1 ° R \u003d 1,25 ° C.

Trenutno je ljestvica prestala koristiti, a najduže se sačuvala u Francuskoj, u autorovoj domovini.

Usporedba temperaturnih skala

Opis Kelvin Celzijusa Fahrenheit Newton Reaumur
Apsolutna nula −273.15 −459.67 −90.14 −218.52
Temperatura topljenja Fahrenheitove smjese (jednake količine soli i leda) 0 −5.87
Tačka ledišta vode (normalni uvjeti) 0 32 0
Prosječna tjelesna temperatura čovjeka¹ 36.8 98.2 12.21
Tačka ključanja vode (normalni uvjeti) 100 212 33
Temperatura površine sunca 5800 5526 9980 1823

Normalna temperatura ljudskog tijela je 36,6 ° C ± 0,7 ° C ili 98,2 ° F ± 1,3 ° F. Uobičajena vrijednost od 98,6 ° F je tačna konverzija u Fahrenheit od 37 ° C u Njemačkoj iz 19. stoljeća. Budući da ova vrijednost nije uključena u uobičajeni temperaturni opseg prema modernim konceptima, možemo reći da sadrži prekomjernu (netačnu) tačnost. Neke vrijednosti u ovoj tablici su zaokružene.

Usporedba Fahrenheitove i Celzijeve skale

( o F - Fahrenheitova skala, o C - Celzijeva skala)

oF oC oF oC oF oC oF oC
-459.67
-450
-400
-350
-300
-250
-200
-190
-180
-170
-160
-150
-140
-130
-120
-110
-100
-95
-90
-85
-80
-75
-70
-65 		-273.15
-267.8
-240.0
-212.2
-184.4
-156.7
-128.9
-123.3
-117.8
-112.2
-106.7
-101.1
-95.6
-90.0
-84.4
-78.9
-73.3
-70.6
-67.8
-65.0
-62.2
-59.4
-56.7
-53.9 		-60
-55
-50
-45
-40
-35
-30
-25
-20
-19
-18
-17
-16
-15
-14
-13
-12
-11
-10
-9
-8
-7
-6
-5 		-51.1
-48.3
-45.6
-42.8
-40.0
-37.2
-34.4
-31.7
-28.9
-28.3
-27.8
-27.2
-26.7
-26.1
-25.6
-25.0
-24.4
-23.9
-23.3
-22.8
-22.2
-21.7
-21.1
-20.6 		-4
-3
-2
-1
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19 		-20.0
-19.4
-18.9
-18.3
-17.8
-17.2
-16.7
-16.1
-15.6
-15.0
-14.4
-13.9
-13.3
-12.8
-12.2
-11.7
-11.1
-10.6
-10.0
-9.4
-8.9
-8.3
-7.8
-7.2 		20
21
22
23
24
25
30
35
40
45
50
55
60
65
70
75
80
85
90
95
100
125
150
200 		-6.7
-6.1
-5.6
-5.0
-4.4
-3.9
-1.1
1.7
4.4
7.2
10.0
12.8
15.6
18.3
21.1
23.9
26.7
29.4
32.2
35.0
37.8
51.7
65.6
93.3

Da biste pretvorili stepene Celzijusa u Kelvine, morate koristiti formulu T \u003d t + T 0 gdje je T temperatura u kelvinima, t je temperatura u stupnjevima Celzijusa, T 0 \u003d 273,15 kelvina. Celzijus je po veličini jednak Kelvinu.

Bilo koje fizičko tijelo, uključujući sve predmete u Svemiru, ima indikator minimalne temperature ili svoju granicu. Referentnom tačkom bilo koje temperaturne skale smatra se vrednost apsolutne nulte temperature. Ali ovo je samo u teoriji. Kaotično kretanje atoma i molekula, koji se u ovom trenutku odriču svoje energije, još nije zaustavljeno u praksi.

To je glavni razlog zašto se apsolutne nulte temperature ne mogu postići. Još se vode rasprave o posljedicama ovog procesa. S gledišta termodinamike, ova je granica nedostižna, jer se toplinsko gibanje atoma i molekula potpuno zaustavlja i stvara se kristalna rešetka.

Predstavnici kvantna fizika predvidjeti prisustvo minimalnih nultih fluktuacija na apsolutnim nultim temperaturama.

Koja je vrijednost apsolutne nulte temperature i zašto se to ne može postići

Na Generalnoj konferenciji o težinama i mjerama prvi put je uspostavljena referentna ili referentna tačka za mjerne instrumente koji određuju indikatore temperature.

Trenutno je u Međunarodnom sistemu jedinica referentna tačka za Celzijevu skalu 0 ° C tokom smrzavanja i 100 ° C tokom ključanja, vrijednost apsolutne nulte temperature jednaka je -273,15 ° C.

Koristeći istovremeno vrijednosti temperature na Kelvinovoj skali Međunarodni sistem jedinice, ključanje vode će se dogoditi pri referentnoj vrijednosti od 99,975 ° C, apsolutna nula je jednaka 0. Fahrenheit na skali odgovara -459,67 stepeni.

Ali, ako se dobiju ti podaci, zašto je onda u praksi nemoguće postići apsolutnu nultu temperaturu. Za usporedbu možemo uzeti brzinu svjetlosti poznatu svima, koja je jednaka konstantnoj fizičkoj vrijednosti od 1.079.252.848,8 km / h.

Međutim, ovu vrijednost nije moguće postići u praksi. Ovisi i o talasnoj dužini prenosa, i o uslovima i o potrebnoj apsorpciji velike količine energije od strane čestica. Da bi se dobila vrijednost apsolutne nulte temperature, potreban je veliki povrat energije i odsustvo njenih izvora kako bi se spriječilo da uđe u atome i molekule.

Ali čak i u uvjetima potpunog vakuuma, naučnici nisu uspjeli dobiti ni brzinu svjetlosti ni apsolutno nultu temperaturu.

Zašto je moguće postići približno nultu temperaturu, ali ne i apsolutnu

Što će se dogoditi kad se znanost uspije približiti postizanju ekstremno niske temperature apsolutne nule, za sada to ostaje samo u teoriji termodinamike i kvantne fizike. Koji je razlog zašto se apsolutne nulte temperature ne mogu postići u praksi.

Svi poznati pokušaji hlađenja supstance na najnižu graničnu granicu zbog maksimalnih gubitaka energije doveli su do činjenice da je toplotni kapacitet supstance takođe dostigao minimalnu vrijednost. Molekuli jednostavno nisu bili u stanju da se odreknu ostatka energije. Kao rezultat, proces hlađenja se zaustavio, nikada nije dostigao apsolutnu nulu.

Proučavajući ponašanje metala u uvjetima blizu vrijednosti apsolutne nulte temperature, naučnici su ustanovili da bi maksimalno smanjenje temperature trebalo izazvati gubitak otpora.

Ali prestanak kretanja atoma i molekula doveo je samo do stvaranja kristalne rešetke kroz koju su prolazni elektroni dio svoje energije prenosili na nepomične atome. Nije bilo moguće ponovo doći do apsolutne nule.

Godine 2003. samo pola milijarde od 1 ° C nije bilo dovoljno za postizanje apsolutne nule. Istraživači "NASA" obavljali su eksperimente s molekulom Na, koji je cijelo vrijeme bio u magnetskom polju i odricao se svoje energije.

Najbliže postignuće bilo je postignuće naučnika sa Univerziteta Yale, koji su 2014. godine postigli pokazatelj 0,0025 Kelvina. Dobijeni spoj stroncijev monofluorid (SrF) postojao je samo 2,5 sekunde. I na kraju se još uvijek raspao na atome.

Nauka

Donedavno se smatrala da je najhladnija temperatura koju je fizičko tijelo moglo imati "apsolutna nula" na Kelvinovoj skali. Odgovara −273,15 stepeni Celzijusa ili −460 stepeni Fahrenheita.

Sada su fizičari iz Njemačke uspjeli doseći temperature ispod apsolutne nule. Takvo otkriće pomoći će naučnicima da shvate pojave poput tamne energije i stvore nove oblike materije.

Apsolutna nulta temperatura

Sredinom 19. vijeka, britanski fizičar Lord Kelvin stvorio je apsolutnu temperaturnu skalu i to utvrdio ništa ne može biti hladnije od apsolutne nule... Kad su čestice na apsolutnoj nuli, prestaju se kretati i nemaju energije.

Temperatura objekta mjeri koliko se atoma kreće. Što je objekt hladniji, atomi se sporije kreću. Na apsolutnoj nuli ili -273,15 stepeni Celzijusa, atomi se prestaju kretati.

Pedesetih godina prošlog stoljeća fizičari su počeli tvrditi da čestice ne gube uvijek energiju na apsolutnoj nuli.

Naučnici iz Univerzitet Ludwig-Maximilian u Minhenu i Institut za kvantnu optiku Max Planck plin je stvoren u Garchingu, koji je postao hladnije od apsolutne nule za nekoliko nanokelvina.

Oni su ohladili oko 100 000 atoma na pozitivnu temperaturu od nekoliko nanokelvina (nanokelvin je milijarda kelvina) i koristili su mrežu laserskih zraka i magnetnih polja za kontrolu ponašanja atoma i potiskivanje ih na novu temperaturnu granicu.

Najviša temperatura

Ako se najniža moguća temperatura smatra apsolutnom nulom, koja se onda temperatura može smatrati njenom suprotnošću - najvišom temperaturom? Prema kosmološkim modelima, najviša moguća temperatura je Planckova temperatura, koja odgovara 1,416785 (71) x 1032 kelvina (141 nonillion 679 oktillion stepeni).

Naš Svemir je već prošao kroz Planckovu temperaturu. To se dogodilo 10 ^ -42 sekunde nakon Velikog praska, kada je svemir rođen.

Najhladnija temperatura na Zemlji

Najniža temperatura na Zemlji zabilježena je 21. jula 1983. godine na stanici Vostok na Antarktiku i bila je -89,2 stepeni Celzijusa.

Stanica Vostok je najhladnije stalno naseljeno mjesto na Zemlji. Osnovala ga je Rusija 1957. godine i nalazi se na 3488 metara nadmorske visine.

Najviša temperatura na Zemlji

Najviša temperatura na Zemlji zabilježena je 10. jula 1913. u Dolini smrti u Kaliforniji i bila je 56,7 stepeni Celzijusa.

Pobijen je prethodni rekord najviše temperature na svijetu u gradu Al-Aziziya u Libiji, od 57,7 stepeni Celzijusa Svjetska meteorološka organizacija zbog nepouzdanih podataka.

APSOLUTNA NULA

APSOLUTNA NULA, temperatura na kojoj sve komponente sistema imaju najmanju količinu energije dopuštenu zakonima KVANTNE MEHANIKE; nula na Kelvinovoj temperaturnoj skali ili -273,15 ° C (-459,67 ° Fahrenheita). Na ovoj temperaturi, entropija sistema - količina energije dostupne za obavljanje korisnih poslova - takođe je jednaka nuli, iako ukupna količina energije u sistemu može biti različita od nule.


Naučno-tehnički enciklopedijski rječnik.

Pogledajte što je "APSOLUTNA NULA" u drugim rječnicima:

    Temperature su minimalna temperaturna granica koju fizičko tijelo može imati. Apsolutna nula je ishodište apsolutne temperaturne skale, poput Kelvinove skale. Na Celzijevoj skali, apsolutna nula odgovara temperaturi od -273 ... Wikipedia

    APSOLUTNA NULTA TEMPERATURA - porijeklo termodinamičke temperaturne skale; nalazi se na 273,16 K (Kelvina) ispod (vidi) vode, tj. je jednako 273,16 ° C (Celzijusa). Apsolutna nula je izuzetno niska temperatura, u prirodi i praktično nedostižna ... Velika politehnička enciklopedija

    Ovo je minimalno ograničenje temperature koje fizičko tijelo može imati. Apsolutna nula je ishodište apsolutne temperaturne skale, poput Kelvinove skale. Na Celzijevoj skali, apsolutna nula odgovara temperaturi od -273,15 ° C. ... ... Wikipedia

    Apsolutna nula temperatura je minimalna temperaturna granica koju fizičko tijelo može imati. Apsolutna nula je ishodište apsolutne temperaturne skale, poput Kelvinove skale. Na Celzijevoj skali, apsolutna nula odgovara ... ... Wikipediji

    Širenje. Nebr. Beznačajna, beznačajna osoba. FSRYa, 288; BTS, 24; ZS 1996, 33 ...

    nula - apsolutna nula… Rječnik ruskih idioma

    Nula i nula n., M., Uptr. cf. često Morfologija: (ne) šta? nula i nula, zašto? nula i nula, (vidi) šta? nula i nula šta? nula i nula, o čemu? oko nule, nule; pl. šta? nule i nule, (ne) šta? nule i nule, zašto? nule i nule, (vidim) ... ... Objašnjenji rječnik Dmitrijev

    Apsolutna nula (nula). Širenje. Nebr. Beznačajna, beznačajna osoba. FSRYa, 288; BTS, 24; ZS 1996, 33 V nula. 1. Zharg. pristanište Shuttle. gvožđe. Jako pijanstvo. Yuganov, 471; Vakhitov 2003, 22. 2. Zharg. muze. Tačno, u potpunosti u skladu sa ... ... Veliki rječnik ruskih izreka

    apsolutno - apsolutni apsurd apsolutni autoritet apsolutna besprijekornost apsolutni poremećaj apsolutna fikcija apsolutni imunitet apsolutni vođa apsolutni minimum apsolutni monarh apsolutni moral apsolutna nula ... ... Rječnik ruskih idioma

Knjige

  • Apsolutna nula, Apsolutni Paul. Život svih kreacija ludog naučnika rase Nes vrlo je kratak. Ali sljedeći eksperiment ima šanse da postoji. Šta mu predstoji? ...

Jeste li se ikad zapitali koliko temperatura može biti niska? Šta je apsolutna nula? Hoće li čovječanstvo to ikada moći postići i koje će se mogućnosti otvoriti nakon takvog otkrića? Ova i druga slična pitanja već dugo zaokupljaju umove mnogih fizičara, pa čak i samo znatiželjnika.

Šta je apsolutna nula

Iako fiziku niste voljeli od djetinjstva, vjerojatno znate pojam temperature. Zahvaljujući molekularno-kinetičkoj teoriji, sada znamo da između nje i kretanja molekula i atoma postoji određena statička veza: što je više bilo koje fizičko tijelo temperatura, brže se kreću njegovi atomi i obrnuto. Postavlja se pitanje: "Postoji li tako donja granica na kojoj se elementarne čestice lede na mjestu?" Znanstvenici vjeruju da je to teoretski moguće, termometar će biti oko -273,15 stepeni Celzijusa. Ova vrijednost naziva se apsolutna nula. Drugim riječima, ovo je minimalna moguća granica do koje se fizičko tijelo može ohladiti. Postoji čak i apsolutna temperaturna skala (Kelvinova skala), u kojoj je apsolutna nula referentna točka, a jedinična podjela skale jednaka je jednom stepenu. Naučnici širom svijeta ne prestaju raditi na postizanju ove vrijednosti, jer ovo obećava velike izglede za čovječanstvo.

Zašto je to tako važno

Izuzetno niske i izuzetno visoke temperature usko su povezane sa konceptom supertečnosti i superprovodljivosti. Nestanak električnog otpora u superprovodnicima omogućit će postizanje nezamislivih vrijednosti učinkovitosti i eliminaciju bilo kakvih gubitaka energije. Kad bi se pronašao način koji bi omogućio slobodan doseg vrijednosti "apsolutne nule", mnogi bi problemi čovječanstva bili riješeni. Vlakovi koji lebde iznad šina, lakši i manji motori, transformatori i generatori, visoko precizna magnetoencefalografija, satovi visoke preciznosti samo su nekoliko primjera onoga što superprovodljivost može donijeti u naš život.

Najnovija naučna dostignuća

U septembru 2003. istraživači sa MIT-a i NASA-e uspjeli su hladiti plin natrij na rekordno nisku razinu. Tokom eksperimenta nedostajalo im je samo pola milijarde stepeni do cilja (apsolutne nule). Tokom ispitivanja, natrij se cijelo vrijeme držao u magnetnom polju, što mu je onemogućavalo dodirivanje zidova posude. Kad bi bilo moguće prevladati temperaturnu barijeru, molekularno kretanje u plinu potpuno bi prestalo, jer bi takvo hlađenje izvuklo svu energiju iz natrijuma. Istraživači su primijenili tehniku \u200b\u200bčiji je autor (Wolfgang Ketterle) primio 2001. godine nobelova nagrada u fizici. Procesi kondenzacije plina Bose-Einstein bili su ključna tačka u provedenim ispitivanjima. U međuvremenu, još niko nije otkazao treći zakon termodinamike, prema kojem apsolutna nula nije samo nepremostiva, već i nedostižna vrijednost. Uz to, djeluje i Heisenbergov princip nesigurnosti, a atomi jednostavno ne mogu prestati biti ukorijenjeni na mjestu. Tako za sada apsolutna nulta temperatura za nauku ostaje nedostižna, iako su joj naučnici mogli prići na zanemarivoj udaljenosti.



Slične publikacije